用于获得由6xxx铝合金制成的用于牵引孔眼的高强度固体挤出产品的制造方法技术

本发明专利技术涉及用于在不需要挤出后固溶热处理操作下获得6xxx系列铝合金固体挤出产品的制造方法，所述铝合金固体挤出产品包含Si：0.3‑1.7重量％；Mg：0.1‑1.4重量％，Cu：0.1‑0.8重量％，Zn 0.005‑0.7重量％，一种或多种选自以下的分散体元素：Mn 0.15‑1重量％，Cr 0.05‑0.4重量％和Zr 0.05‑0.25重量％，Fe最多0.5重量％，其他元素最多为0.05重量％，其余为铝，其具有特别高的机械性能，通常具有高于400MPa、优选高于430MPa、更优选高于450MPa的极限拉伸强度。本发明专利技术还涉及一种用于获得其中集成有牵引孔眼的保险杠系统的制造方法，所述牵引孔眼由所述高机械性能的铝合金制成。

A manufacturing method for obtaining high strength solid extrusion products made of 6xxx aluminum alloy for traction holes

The present invention relates to the extrusion without solution heat treatment operation method of manufacturing obtained 6xxx series Aluminum Alloy solid extrusion products, the Aluminum Alloy solid extrusion products containing Si:0.3 1.7 wt%; Mg:0.1 1.4 wt% and 0.8 wt% Cu:0.1, Zn 0.005 0.7 wt%, or a a variety of elements selected from the group consisting of dispersion: Mn 0.15 1 wt% and 0.4 wt% Cr and Zr 0.05 0.05 0.25 wt%, Fe up to 0.5 wt.%, other elements up to 0.05 wt.%, the rest is made of aluminum, its mechanical performance is particularly high, is usually higher than 400MPa, preferably higher than 430MPa, more preferably, the ultimate tensile strength is higher than that of 450MPa. The invention also relates to a manufacturing method for obtaining a bumper system with integrated traction holes, which is made of the aluminum alloy with high mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于获得由6xxx铝合金制成的用于牵引孔眼的高强度固体挤出产品的制造方法本专利技术涉及用于获得6xxx系列铝合金固体挤出产品而不需要挤出后(post-extrusion)固溶热处理操作的制造方法，所述产品具有特别高的机械性能，通常具有高于400MPa、优选高于430MPa、更优选高于450MPa的极限拉伸强度。本专利技术还涉及用于获得其中集成有牵引孔眼的保险杠系统的制造方法，所述牵引孔眼由所述高机械性能的铝合金制成。除非另有说明，否则关于合金的化学组成的所有信息都以基于合金总重量计的重量百分比表示。“6xxx铝合金”或“6xxx合金”是指以镁和硅为主要合金元素的铝合金。“AA6xxx系列铝合金”是由美国铝业协会公司(TheAluminumAssociation,Inc.)出版的“InternationalAlloyDesignationsandChemicalCompositionLimitsforWroughtAluminumandWroughtAluminumAlloys”中列出的任何6xxx铝合金。除非另有说明，否则在欧洲标准EN515中列出的冶金状态(metallurgicaltemper)的定义适用。静态拉伸机械特性，换言之，极限拉伸强度Rm(或UTS)、在0.2％塑性伸长率下的拉伸屈服强度Rp0,2(或TYS)和伸长率A％(或E％)由根据NFENISO6892-1的拉伸试验测定。根据标准EN2066:2001定义固体挤出产品的厚度：将横截面分成尺寸A和B的基本矩形；A始终是基本矩形的最大尺寸，而B被认为是基本矩形的厚度。A被认为是挤出物的宽度。固体挤出产品与中空挤出产品相反。事故后的机动车辆可能不再是可独立驱动的。该机动车辆因而必须是可牵引的。在缺乏燃料或车载电子设备损害的情形下也存在这种状况。带螺纹的牵引孔眼是确保牵引的现有技术。根据欧洲指令77/389/EEC，所有机动车辆必须在前部安装一个特殊的牵引装置，可以向其安装连接件例如牵引杆或牵引绳。牵引装置或牵引系统由牵引孔眼和环的组装而得。该牵引孔眼包括在牵引螺母中，其集成到牵引车的底盘上。该牵引螺母提供了一个安全的连接点。该牵引螺母通常是带螺纹的并且使其被称为“牵引孔眼”。为了允许牵引杆的连接，钩或环被拧入该牵引孔眼中，如图6和图7所示。该牵引孔眼通常直接与机动车辆的结构部件(例如保险杠、冲撞盒)连接，或直接与基本车体连接。在EP06405167中，该专利技术涉及一种保险杠系统，该保险杠系统包括在车辆的横向方向上延伸的保险杠和用于将其安装到车辆、特别是私人车辆上的保险杠上的至少一个连接元件，由此该连接元件是纵向轴线(x)沿车辆纵向延伸的多腔挤出金属型材，并且该连接元件为安全元件的形式，其在冲击下通过压缩来吸收冲击的能量。该专利技术的特征在于，在连接元件的空腔之一中提供用于连接到牵引设施的连接装置。期望牵引系统维持通常与机动车辆的总重量成比例的给定负载。在牵引车或渡船运输的情况下，牵引系统特别是维持最大负载存在一些限制。此外，牵引孔眼还必须允许通过起重机抬起机动车辆。在大多数情况下，牵引孔眼由铝制成，典型地由具有300至320MPa的极限拉伸强度的AA6082固体挤出物制成。但是随着生产更大的机动车辆例如SUV的趋势，牵引时出现更高的力，增加至最高几千牛顿。需要呈现高于400MPa、优选高于430MPa并更优选高于450MPa的极限屈服强度的材料。钢是可以选择的常规的材料，因为它表现出一定等级的这种性能。但是，钢具有重大的缺点，如其重量和其腐蚀敏感性。因此，为了制造具有高于400MPa、优选高于430MPa并更优选高于450MPa的极限屈服强度的牵引孔眼，需要通常具有高于10mm、更优选20mm的厚度的低成本固体铝挤出物。与钢材料相比，等性能的铝具有更轻(约三倍轻)的优点，并且不需要被涂覆来确保防腐蚀性。由于在T6状态下的高机械强度，通常将AA6082固体挤出物用于牵引系统；在T6状态下，AA6082固体挤出物具有300至320MPa的极限拉伸强度。目前，这种6082厚固体挤出产品和其他类似的高强度6xxx铝合金挤出产品(AA6182，AA6056，AA6061，...)目前通过例如如下的制造方法制造，其包括：a)通过将铸造坯料在比固相线——对于这样的合金为接近575℃-595℃——低0℃到75℃的温度下保持数小时、通常保持3小时到10小时之间来将铸造坯料均化，并且冷却均化的铸造坯料至室温；b)将均化的铸造坯料加热至比固相线温度低20℃至150℃的温度；c)将所述坯料通过模具以一个挤出速度挤出以形成至少一种固体挤出产物，所述挤出速度使得挤出物的表面温度达到高于520℃但低于通常为530℃至560℃的固相线的固体溶液温度，以避免由于在分布热点中由溶质元素(例如Mg2Si，Al2Cu)形成的析出物的非平衡熔化而导致的初熔，但仍然允许溶解上述相的一部分，这将随后通过在老化过程中的再析出而有助于使合金硬化；d)用强冷却装置将挤出产品淬火至室温；e)通常以0.5％至5％对挤出产品拉伸以获得直的应力释放型材；f)通过在150至200℃的温度下进行一步或多步热处理对挤出产品老化1至100小时的一段预定时间，这取决于目标性能，例如可以通过这种方式获得最高的极限强度。对于超高强度要求，应添加诸如Si、Mg和Cu的合金元素以形成析出的硬化相，但是由此产生的合金组合物明显较不容易挤出，这是因为如上所述(步骤c)和d))的使用常规的坯料加热和挤压固溶和淬火实践来溶解由溶质添加产生的析出相的能力有限。事实上，合金元素的添加导致固相线到固溶线范围的显著降低，这成为狭窄的“窗口”。实际上，对于具有高Mg2Si含量的合金，所述固相线到固溶线的窗口的温度小于10℃-20℃，典型地在1.2-1.6％之间，并且Si过量至最高0.7重量％，特别是如果Si过量在0.2重量％和0.7重量％之间。Si过量由Si-Mg/1.73-0.3*(Fe+Mn)来评估，其中Si、Mg、Fe和Mn的含量以重量％计。如果Cu含量介于0.4至0.8重量％之间，则该固相线到固溶线的窗口特别窄(小于约10℃)。如此狭窄的固相线到固溶线的窗口通过过早的热撕裂影响可挤压性：如果出口温度太高，则材料在从模头出来时遭受热裂纹，而如果出口温度太低，则不会发生由溶质添加导致的析出物的溶解，这对于在自然或人工老化之后提供所需的强度是必需的。在后一种情况下，应当在挤出后和老化之前施加单独的固溶热处理。因此，出于上述原因，单独的挤出后固溶热处理对于获得硬质6XXX铝合金挤出物是必不可少的。通常这涉及在步骤e)——或在未实施e)的情况下的步骤d)——和步骤f)之间插入额外的处理步骤：e')对于6xxx合金，在高于挤出出口温度(通常为530-560℃)的温度下将挤出产品固溶热处理一段给定时间例如15-60分钟，这是因为此时在型材中没有可能导致在热点初熔的温度梯度。e")将经固溶热处理的挤出产品淬火至室温。e”')任选地拉伸——通常在0.5％和5％之间——挤出产品以获得直的应力释放型材因此，对挤出产品施加单独的挤出后固溶热处理，这增加了由溶质元素的析出构成并且以淬火状态存在的相的溶解。然后将挤出物老化(步骤f))，并且可以比不进本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于获得厚度高于10mm的固体挤出物的制造方法，其中所述制造方法包括以下步骤a)铸造铝合金坯料，其包含Si：0.3‑1.7重量％；Mg：0.1‑1.4重量％，Cu：0.1‑0.8重量％，Zn 0.005‑0.7重量％，一种或多种选自以下的分散体元素：Mn 0.15‑1重量％，Cr 0.05‑0.4重量％和Zr 0.05‑0.25重量％，Fe最多0.5重量％，其余元素最多为0.05重量％，其余为铝；b)均化所述坯料；c)加热所述均化的铸造坯料；d)将所述坯料通过模头挤出，形成厚度高于10mm的固体挤出物；e)将所述固体挤出物淬火至室温；f)任选地拉伸固体挤出物以获得通常在0.5％和5％之间的塑性变形；g)在不施加任何单独的挤出后固溶热处理下，使淬火和任选拉伸的固体挤出物老化；其中所述老化处理是在150℃和200℃之间的温度下对一个或多个步骤的热处理进行一段预定的时间，定义所述老化处理使其获得最大极限强度；其特征在于：i)加热步骤c)是固溶热处理，其中：c1)将铸造和均化的坯料加热到Ts‑15℃和Ts之间的温度，其中Ts是所述铝合金的固相线温度；c2)将坯料冷却直到坯料平均温度达到370℃和480℃之间的值，同时确保坯料表面绝不会低于接近370℃的温度；ii)将冷却的坯料立即挤出(步骤d)，通常在步骤c2)结束之后几十秒钟，例如50秒，优选少于40秒；iii)所述老化的固体挤出物具有高于400MPa、优选高于430MPa、更优选高于450MPa的极限拉伸强度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.15 EP 15172208.91.用于获得厚度高于10mm的固体挤出物的制造方法，其中所述制造方法包括以下步骤a)铸造铝合金坯料，其包含Si：0.3-1.7重量％；Mg：0.1-1.4重量％，Cu：0.1-0.8重量％，Zn0.005-0.7重量％，一种或多种选自以下的分散体元素：Mn0.15-1重量％，Cr0.05-0.4重量％和Zr0.05-0.25重量％，Fe最多0.5重量％，其余元素最多为0.05重量％，其余为铝；b)均化所述坯料；c)加热所述均化的铸造坯料；d)将所述坯料通过模头挤出，形成厚度高于10mm的固体挤出物；e)将所述固体挤出物淬火至室温；f)任选地拉伸固体挤出物以获得通常在0.5％和5％之间的塑性变形；g)在不施加任何单独的挤出后固溶热处理下，使淬火和任选拉伸的固体挤出物老化；其中所述老化处理是在150℃和200℃之间的温度下对一个或多个步骤的热处理进行一段预定的时间，定义所述老化处理使其获得最大极限强度；其特征在于：i)加热步骤c)是固溶热处理，其中：c1)将铸造和均化的坯料加热到Ts-15℃和Ts之间的温度，其中Ts是所述铝合金的固相线温度；c2)将坯料冷却直到坯料平均温度达到370℃和480℃之间的值，同时确保坯料表面绝不会低于接近370℃的温度；ii)将冷却的坯料立即挤出(步骤d)，通常在步骤c2)结束之后几十秒钟，例如50秒，优选少于40秒；iii)所述老化的固体挤出物具有高于400MPa、优选高于430MPa、更优选高于450MPa的极限拉伸强度。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤b)中将所述铸造坯料在比固相线低80℃至150℃的温度下、通常在450℃至500℃之间的温度下进行均化。3.根据权利要求1至2中任一项所述的制造方法，其特征在于：a.0.2重量％≤Si–(Mg/1.73)–(Fe+Mn)/3≤0.7重量％b.Mg2Si的量在1.2重量％至1.6重量％的范围内。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·史酷比奇，M·贾勒特，F·芬德尔，I·戈巴维克，M·库切拉，F·根斯蒂，R·蒂拉尔科莱，
申请(专利权)人：肯联铝业辛根有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE